تطبيق التبريد السائل الغمر في مركز البيانات

مع التطور السريع لتطبيقات الحوسبة المكثفة مثل الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء والعملات المشفرة والواقع المعزز/الواقع الافتراضي، فإن الطلب المتزايد على الحوسبة يجعل مركز البيانات يتطور تدريجياً إلى "الأداء العالي والكثافة العالية والاستهلاك العالي للطاقة". يتكون استهلاك الطاقة في مركز البيانات تقريبًا من معدات الاتصالات والشبكات ونظام إمدادات الطاقة وتوزيعها والإضاءة والمعدات المساعدة ونظام التبريد، ومن بينها، يمثل استهلاك الطاقة لجزء التبريد حوالي 40 بالمائة من إجمالي استهلاك الطاقة من مركز البيانات. يعد تحسين كفاءة نظام التبريد لمركز البيانات وتقليل استهلاك الطاقة أمرًا في غاية الأهمية لتحقيق هدف "الكربون المزدوج".

تشتمل طرق التبريد السائلة الشائعة على الصفيحة الباردة والرش والغمر. من بينها، التبريد السائل بالغمر يتمتع بأعلى كفاءة في نقل الحرارة ويمكنه تجنب النقاط الساخنة المحلية. وهي الوسيلة التقنية الأكثر احتمالاً لحل المشاكل المختلفة التي يواجهها نظام التبريد في بيئة الحوسبة عالية الأداء.

كفاءة أعلى في استخدام الطاقة:

يستخدم التبريد السائل الغمر المبرد كوسيلة لنقل الحرارة. يتمتع السائل بموصلية حرارية أعلى وسعة حرارية محددة، لذلك يمكنه توصيل الحرارة بشكل أسرع وامتصاص الحرارة بشكل أكثر فعالية. وفي الوقت نفسه، نظرًا لتقليل استخدام المراوح ومكيفات الهواء، فإن مركز البيانات الذي يستخدم تقنية التبريد السائل الغاطس لديه طاقة أقل.

كثافة طاقة أعلى:

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يمنع بشكل فعال المعدات من أن تكون مغمورة في الهواء والرطوبة بسبب سوء درجة حرارة سائل التبريد، والذي يمكن أن يحمي المعدات بشكل فعال من تآكل سائل التبريد والمروحة في غرفة الآلة.

استغلال المساحة بشكل أكبر:

يتيح الأداء الحراري الممتاز للتبريد السائل المغمور إمكانية ترتيب الخوادم بشكل وثيق دون مسافة فاصلة، وليس هناك حاجة لتكوين المراوح. ليست هناك حاجة لوحدات التكييف والتبريد في غرفة الآلة، ولا حاجة لتركيب مرافق مغلقة للقنوات الباردة والساخنة، ولا حاجة للأرضيات المرتفعة. ولذلك، فإن التبريد السائل بالغمر لديه استخدام أكبر للمساحة من حلول التبريد التقليدية.

تحقيق التبريد السائل الغمر:

يمكن تقسيم الحرارة المتولدة عن سائل التبريد بالغمر إلى مرحلتين: تبريد الغمر بالسائل أحادي الطور والتبريد بالغمر بالسائل على مرحلتين:

التبريد بالغمر السائل أحادي الطور:

في نظام التبريد السائل المغمور أحادي الطور، يتم غمر جميع مكونات التسخين لمعدات تكنولوجيا المعلومات بالكامل في المبرد المنتشر غير الموصل، ويتم نقل الحرارة المنبعثة من الجهاز مباشرة إلى المبرد. عادةً ما يكون لسائل التبريد بالغمر أحادي الطور نقطة غليان عالية، ولن يتغير طور المبرد بعد امتصاص الحرارة، وسيظل دائمًا في الحالة السائلة.

التبريد بالغمر السائل على مرحلتين:

عندما يتم غمر سائل التبريد في المكثف، سيتم امتصاص كمية كبيرة من الحرارة في السائل المغلي، وسيتم امتصاصها بواسطة سائل التبريد السائل. في الوقت نفسه، سيتم امتصاص كمية كبيرة من الحرارة بواسطة سائل التبريد السائل المغمور في المكثف إلى نقطة الغليان، ويتم تفريغ ماء التبريد الساخن الموجود في المكثف من خلال نظام سائل التبريد المتداول.

المشاكل والتحديات:

1. على الرغم من أن تقنية التبريد السائل المغمور تتمتع بأداء ممتاز في تبديد الحرارة، إلا أنه لا يوجد طلب قوي على مراكز البيانات التقليدية لترقية نظام تبديد الحرارة التقليدي إلى التبريد السائل المغمور باستثناء سيناريوهات محددة مثل تعدين العملة الرقمية المشفرة.

2. نظرًا لأن تقنية التبريد السائل المغمور تستخدم تبديد الحرارة السائل، لكي تكون متوافقة مع المبرد، فإن معدات الأجهزة عادةً ما تحتاج إلى الضبط بشكل صحيح للتكيف مع التبريد المغمور. على الرغم من أن بعض مصنعي المعدات الأصلية دعموا المعدات المناسبة للتبريد السائل المغمور، فإن العديد من الشركات المصنعة للمعدات لم تصمم أو تختبر التبريد السائل المغمور.

3. عند حساب تكلفة نشر نظام التبريد السائل المغمور، من الضروري الأخذ بعين الاعتبار جميع النفقات الفعلية بشكل شامل. وهو لا يشمل فقط سعر خزان معدات التبريد السائل وسائل التبريد وتكاليف الصيانة اللاحقة، ولكن أيضًا تكلفة التحويل والصيانة لسلسلة من المرافق الأخرى مثل المضخات والمبادلات الحرارية والمرشحات وأجهزة الاستشعار لتلبية ممارسات التصميم الخاصة بـ نظام التبريد السائل.